人造卫星宇宙速教学.pptx

第1页/共59页人造卫星宇宙速教学第2页/共59页嫦娥奔月第3页/共59页 敦煌飞天的美丽壁画第4页/共59页1957年10月4日，前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星我国在1970年4月20日发射了第一颗人造地球卫星2003年10月15日，神州五号载人宇宙飞船发射升空第5页/共59页各种各样的卫星……第6页/共59页西昌卫星发射中心 第7页/共59页酒泉卫星发射基地 第8页/共59页太原卫星发射中心 第9页/共59页第10页/共59页第11页/共59页v 人造卫星的发射原理增大300多年前，牛顿提出设想平抛洲际导弹人造卫星地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？第12页/共59页一、人造卫星： 在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。由此可见，人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的引力 就是向心力。第13页/共59页r2、人造卫星绕地球匀速圆周运动的原因 人造卫星受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。 3、人造卫星的运行规律设地球质量为M，卫星质量为m，卫星的绕行速度v 、角速度ω 、周期T、向心加速度a与轨道半径 r 的关系(a、V 、ω 、T )第14页/共59页Mmv2=mGMm=maGr2rr2Mm=mω2rGr2２πMm24π2r3=m( ) rGr2TGMGM(1)由 得：a＝r2记忆口诀：“高轨低速长周期”卫星运动的线速度、角速度、向心加速度和周期：(2)由 得：ｖ＝(3)由 得：ω＝ (4)由 得：Ｔ＝可见：卫星运动情况(a、V 、ω 、T )是由 r 惟 一决定第15页/共59页 人造地球卫星的运动规律v1v2=v3v4T1T2=T3T4ω1ω2=ω3ω41324第16页/共59页练习：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，线速度越——（2）离地面越高，周期越——（3）离地面越高，角速度越——（4）离地面越高，向心加速度越—（5）离地面越高，向心力越——小长小小小第17页/共59页课堂训练 两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运行，它们的质量不相等，轨道半径之比r1:r2=1:4,则它们的(1)线速度大小之比v1:v2=(2)周期之比T1:T2 =第18页/共59页高考链接：2012山东理综第15题 2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为V1、V2。则 等于( )B A. B. C. D. 第19页/共59页约去两边的二、宇宙速度 那么，速度为多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的人造卫星呢？设地球质量为M地，半径为r。人造地球卫星在近地圆轨道上运行，质量为m卫，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？ 第20页/共59页近地面的卫星的速度对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地球半径R地，把r用地球半径R地代入，可以求出：这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的线速度，叫做第一宇宙速度(环绕地球表面的速度，又称环绕速度)。第21页/共59页人造卫星2、第二宇宙速度：　(脱离速度) V3=16.7km/sV2=11.2km/s V1=7.9km/s地球→人造行星11.2km/sv7.9km/s3、第三宇宙速度：（逃逸速度）→人造恒星概念辨析　发射速度和运行速度第22页/共59页1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。①宇宙速度均指发射速度②第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。r↗ v↘第23页/共59页三、近地卫星 近地卫星是指卫星的轨道半径近似等于地球半径，其周期约为84分钟。其向心力由万有引力提供。第24页/共59页?我们能否发射一颗周期为80min的卫星？练习：求近地卫星的周期第25页/共59页四、地球同步卫星 1、定义所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星，同步卫星必须位于赤道平面内，且到地面的高度一定。r v ω T a “全部固定”第26页/共59页 圆轨道在赤道平面，即在赤道的正上方；周期与地球自转周期相同，为24小时；绕行方向为自西向东。 大家能否计算出同步卫星的高度，线速度呢？第27页/共59页2、地球同步卫星的运行